CN103733029A - 供用于检测分析物的传感器使用的保护外壳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于保护在环境中使用的传感器(300)的方法，所述方法包括：提供以多个区段(110a、110b)形成的保护外壳，所述多个区段中的至少第一区段(110a)相对于所述多个区段中的第二区段(110b)可动，使得所述保护外壳可以围绕所述传感器(300)的至少一部分进行放置；在所述第一区段(110a)和所述第二区段(110b)处于打开状态时将所述第一区段(110a)邻近所述传感器(300)放置；并且运动所述第二区段(110b)以将所述第一区段(110a)和所述第二区段(110b)放置于闭合状态，在所述闭合状态中，所述第一区段(110a)和所述第二区段(110b)包围所述传感器(300)的所述至少一部分。

Description

供用于检测分析物的传感器使用的保护外壳
背景技术
提供下面的信息是为了协助读者理解下文所描述的技术和其中可以使用所述技术的某些环境。除非在本文中另外明确说明，否则本文中所使用的术语并不意图局限于任何特定的狭义解释。本文中所阐述的参考文献可以促进对技术或其背景的理解。本文中所引用的所有参考文献的公开内容通过引用并入本文。
保护外壳或防护罩经常用于传感器(如红外(IR)气体传感器)以保护传感器免受传感器使用环境中的不希望要素(例如，灰尘、污垢、湿气等)的损害。所述保护外壳或防护罩尤其保护分析容积不受由于雨、风、浪等而造成的水进入的影响。所需的是保护外壳保护传感器免受环境中的不希望要素的影响，而同时允许所测量的气体从所述环境中快速转移到传感器的分析容积中。
在许多当前可获得的结合气体传感器使用的保护外壳或防护罩的情况下，必须将所述外壳定向在优选的方向上以实现最佳响应时间与斥水性。在这类当前可获得的保护外壳中，通常是通过传感器壳体上的内置限制件或通过由使用者手动定向来实现恰当的定向。因此，所述保护外壳通常是固定的。如果所述保护外壳从其最佳定向偏离，那么响应时间和/或斥水性以显著的方式受到负面影响。
不管当前可获得的外壳的定向如何，大多数所述外壳由于包围传感器的相对较大的内部容积而对响应时间具有负面影响。
发明内容
在一方面中，一种保护在环境中使用的传感器的方法包括：提供以多个区段形成的保护外壳，所述多个区段中的至少第一区段相对于所述多个区段中的第二区段可动，这样使得所述保护外壳可以围绕所述传感器的至少一部分进行放置；在所述第一区段和所述第二区段处于打开状态时，将所述第一区段邻近所述传感器进行放置；并且运动所述第二区段以将所述第一区段和所述第二区段放置处于闭合状态，在所述闭合状态中，所述第一区段和所述第二区段包围所述传感器的至少一部分。
例如，所述第二区段可以相对于所述第一区段可动，以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内。所述保护外壳可以进一步包括所述第一区段中的至少第一开口和在所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体可以经由所述第一开口进入所述内部容积。
例如，所述第一区段可以经由至少一个铰链连接可动地连接到所述第二区段。
所述第一区段可以(例如)包括第一外侧部分和第一内侧部分。所述第二区段可以(例如)包括第二外侧部分和第二内侧部分。
所述第一开口与所述内部容积之间的所述间接通道可以(例如)由从所述第一区段的第一外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第一区段的第一内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
所述保护外壳可以进一步包括所述第二区段中的至少第二开口和在所述第二开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体可以经由所述第二开口进入所述内部容积。所述第二开口与所述内部容积之间的所述间接通道可以(例如)由从所述第二外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第二内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
所述内部容积的最小截面面积可以(例如)小于所述传感器的被所述保护外壳包围的部件的截面面积。
所述传感器可以(例如)是包括镜支承件的红外传感器，至少一个镜被附接到所述镜支承件。所述第一内侧部分和所述第二内侧部分中的至少一个可以包括基座以安放所述镜支承件。
在另一方面中，一种系统包括传感器和可移除地附接到所述传感器的至少一部分的保护外壳。所述保护外壳包括多个区段。所述多个区段中的至少第一区段相对于所述多个区段中的第二区段可动。
例如，所述第二区段可以相对于所述第一区段可动，以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内。所述保护外壳可以(例如)进一步包括所述第一区段中的至少第一开口和在所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体可以经由所述第一开口进入所述内部容积。所述第一区段可以(例如)经由至少一个铰链连接可动地连接到所述第二区段。
所述第一区段可以(例如)包括第一外侧部分和第一内侧部分，并且所述第二区段可以(例如)包括第二外侧部分和第二内侧部分。
所述第一开口与所述内部容积之间的所述间接通道可以(例如)由从所述第一外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第一内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
所述系统可以(例如)进一步包括所述第二区段中的至少第二开口和在所述第二开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体可以经由所述第二开口进入所述内部容积。所述第二开口与所述内部容积之间的所述间接通道可以(例如)由从所述第二外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第二内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
所述内部容积的最小截面面积可以(例如)小于所述传感器的被所述保护外壳包围的部件(例如，镜支承件或镜系统)的截面面积。
所述传感器可以(例如)是包括镜支承件的红外传感器，至少一个镜被附接到所述镜支承件。所述第一内侧部分和所述第二内侧部分中的至少一个可以包括基座以安放所述镜支承件。
在另一方面中，用于结合传感器使用的保护外壳包括第一区段；相对于所述第一区段可动以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内的第二区段；所述第一区段中的至少第一开口，分析气体可以经由所述第一开口进入所述内部容积；以及所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道。如上所述，所述第一区段可以(例如)经由至少一个铰链连接可动地连接到所述第二区段。
通过以下结合附图所作的详细描述将最好地理解和了解本文中所述的技术连同其属性和伴随的优点。
附图说明
图1示出用于结合传感器(如红外气体传感器)使用的保护外壳的实施方案的透视、拆解或分解视图。
图2示出图1的保护外壳的局部拆解透视图，其中不包括所述保护外壳的在所述图示的右手侧上的内侧部分。
图3示出图1的保护外壳的另一局部拆解透视图，其中不包括所述保护外壳的在所述图示的右手侧上的外侧部分。
图4示出图1的保护外壳处于打开状态的透视图。
图5示出图1的保护外壳处于打开状态的另一透视图。
图6示出图1的保护外壳处于闭合状态的透视图。
图7示出图1的保护外壳处于闭合状态的另一透视图。
图8示出图1的保护外壳处于闭合状态的另一透视图。
图9示出图1的保护外壳处于闭合状态的另一透视图。
图10示出图1的保护外壳处于闭合状态的横截面视图。
图11示出图1的保护外壳处于打开状态的透视图，其中传感器的实施方案邻近所述保护外壳。
图12示出图1的保护外壳处于打开状态的透视图，其中传感器定位在所述保护外壳中。
图13示出图1的保护外壳处于闭合状态的透视图，其中传感器定位在所述保护外壳中。
图14示出图1的保护外壳处于闭合状态的局部横截面视图，其中传感器定位在所述保护外壳中。
图15示出图1的保护外壳处于闭合状态的另一局部横截面视图，其中传感器定位在所述保护外壳中。
图16示出图1的保护外壳处于闭合状态的局部拆解透视图，其中传感器定位在所述保护外壳中。
具体实施方式
如本文中和所附权利要求书中所用，除非内容另有明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”以及“所述”包括复数引用对象。因此，例如，对“一个区段”的引用包括多个所述区段和本领域的技术人员已知的等同物等等，并且对“所述区段”的引用是对一个或多个所述区段和本领域的技术人员已知的等同物的引用等等。
图1至图16示出用来保护或防护传感器300的分析容积310和/或部件(参见图11至图16)防止来自环境的水、灰尘等进入的保护外壳或环境防护罩100的代表性实施方案，在所述环境中传感器300被用来感测或测量分析物的浓度，同时允许有待测量的分析气体快速转移。
不同于当前可获得的用于结合传感器使用的保护外壳，保护外壳100是以多个可动区段形成。所述区段中的至少一个相对于至少一个其它区段可动，以便使得在保护外壳100的所述区段处于打开状态时，传感器300能够放置成与保护外壳100可操作连接，并且所述区段随后能够闭合(成闭合状态)以封闭或包围传感器300(或另一个传感器)的至少一部分。在图1至图16中所示的代表性实施方案中，保护外壳100包括两个区段110a和110b，这两个区段被可动地(例如，可枢转地或铰接地)连接以将保护外壳100放置于打开状态，在所述打开状态中可以将传感器300放置成与保护外壳100可操作连接，例如像图11和图12中所示。例如像图12中所示，首先可以将传感器300邻近(例如)区段110a放置或安放在区段110a内。然后，可以将区段110a和110b相对于彼此运动以包围或封闭传感器300的至少一部分，例如像图13中所示。
如图所示，例如，在图1中，第一区段110a包括外侧部分120a和内侧部分150a。在一些实施方案中，外侧部分120a和内侧部分150a可以(例如)由一种或多种金属和/或一种或多种聚合物材料(如包含聚合物添加剂以提供防静电特性的聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金)形成，所述两个部分可以(例如)经由卡扣或摩擦配合、经由声波焊接、经由粘合剂等进行连接。类似地，第二区段110b包括外侧部分120b和内侧部分150b。与第一区段110a一样，第二区段110b的外侧部分120b和内侧部分150b可以(例如)由一种或多种金属和/或一种或多种聚合物材料(如上面所描述的)形成。在图示的实施方案中，内侧部分150a和150b分别包括延伸的区段152a和152b，所述延伸的区段(例如，经由卡扣配合、振动焊接等)与协作的基座126a(未示出)和126b(参见图2)形成协作连接。在许多方面，虽然并非在全部方面中，第一区段110a和第二区段110b被相同地形成。
第一区段110a和第二区段110b可以(例如)经由分别在外侧部分120a和120b上的一个或多个协作铰链元件122a和122b可动地进行连接。例如，闭合或锁定机构124a可以设在第一区段120a上，此闭合或锁定机构与第二区段120a上的协作的闭合或锁定机构124b进行协作以可释放地保持保护外壳100处于闭合状态。外侧部分120a和120b在其远端分别包括端盖或封闭件125a和125b。外侧部分120a和120b在其相对端或近端进一步包括开口126a和126b。
参见(例如)图1和图2，外侧部分120a和120b分别包括开口128a和128b，当传感器300被封闭在所述保护外壳中时，通过所述开口气体可以进入保护外壳100并且水可以从保护外壳100流出。外侧部分120a和120b分别进一步包括(参照(例如)图6和图7中所示的轴线A)径向向内延伸的偏转或隔挡构件130a和131a以及偏转或隔挡构件130b和131b，所述偏转或隔挡构件协助在开口128a和128b同隔挡构件130a与130b之间的容积(所述容积与传感器300的分析容积流体连接)之间形成间接、曲折或迂回的路径。如下文所进一步讨论，隔挡构件130a、130b、131a以及131b协同内侧部分150a和150b的偏转或隔挡构件限制(例如)水和/或其它液体污染物接近传感器300的分析容积和接近红外传感器300的操作部件。在所述方面，传感器300的分析容积或由传感器300探测到的容积位于(在图14中由虚线示意性地表示的)定位在传感器300的基部304内的半透明窗口324后方的红外光源/传感器系统320与镜系统330之间。保护外壳100的所述隔挡构件限制(例如)水和/或其它液体污染物接近所述分析容积、窗口324和/或镜系统330。隔挡构件130a和130b可以(例如)分别包括通路或狭槽134a和134b，以便允许进入到隔挡构件130a和130b之间的容积中的任何水从所述容积中排走并经由开口128a或128b从保护外壳100离开。
内侧部分150a和150b包括由径向向内延伸的偏转或隔挡构件156a和156b限定边界的开口154a和154b。类似于隔挡构件130a、130b、131a以及131b，隔挡构件156a和156b大体上垂直于轴线A延伸。在图示的实施方案中，开口154a和154b进一步由径向向内延伸的偏转或隔挡构件157a和157b限定边界，偏转或隔挡构件157a和157b在隔挡构件156a和156b之间大体上平行于轴线A延伸。在将内侧部分150a和150b与外侧部分110a和110b进行组装时，隔挡构件156a和156b分别被定位在隔挡构件131a与131b之间。虽然气体可以容易地围绕外侧部分120a和120b以及内侧部分150a和150b的所述隔挡构件的延伸边缘经过，但借此形成的间接、曲折或迂回的路径提供了对(例如)水和其它液体污染物的经过的显著障碍。
内侧构件150a和150b可以(例如)形成为在尺寸和形状上相对密切地对应于传感器300的被保护外壳100包围的那部分的尺寸和形状。例如，内侧构件150a和150b可以分别包括用于传感器300的镜支承件332(其支承镜系统330)的径向向外延伸的基座158a和158b，并分别包括用于传感器300的基部区段304的径向向外延伸的基座160a和160b。同样，内侧构件150a和150b可以(例如)包括符合支承件340的形状的基座162a和162b，所述基座从传感器300的基部304延伸以连接到镜支承件332。
当前可获得的用于传感器(如红外传感器)的保护外壳被设计为当传感器安装时(例如，从表面延伸)在所述传感器的前区段或部分上(例如，在所述传感器的镜端上)滑动来连接到并包围所述传感器。为了使得所述保护外壳能够覆盖所述传感器的有待被所述保护外壳封闭的那部分经过，所述保护外壳的与所述传感器的前区段所穿过的后部开口相连的内部容积必须相对于传感器部件和/或传感器部件大小(例如，镜大小)相对大。在此方面，例如，沿着所述传感器被保持在当前可获得的保护外壳中的容积的长度的最小内部半径或内部最小横截面面积不能小于这种保护盖必须覆盖经过以被放置成与所述传感器操作连接的传感器部件的最大半径或横截面面积。
另一方面，本文中所述的保护外壳不这样受限制。在多个实施方案中，本文的保护外壳包括相对于至少一个其它区段可动的至少一个区段，以便使得所述保护外壳能够被放置成与传感器操作连接。如(例如)图7和图11至图14中所示，区段110a和110b形成开口或基座105，当区段110a和110b处于闭合状态时，所述开口或基座包围所安装的传感器(如传感器300)的一部分。在图示的实施方案中，开口105由基座160a和160b形成以包围基座304的周长。因此可以将保护外壳100从打开状态变为闭合状态以包围传感器300的向前延伸的区段，包括保护外壳100的内部容积内的分析容积310(即，保护外壳100内的当传感器300被包围时的自由容积)。开口105可以(例如)具有比保护外壳100的内部容积的最大或平均半径或横截面面积大的半径或横截面面积。开口或基座105可以(例如)与基部304形成密封或部分密封接合。与先前可获得的保护外壳相比，经由保护外壳的可动区段来包围传感器300或另一传感器的一部分使得所述保护外壳的与所述传感器的所述分析容积流体连接的内部容积减小或最小化。本文中所述的保护外壳可以(例如)包括径向向外延伸的基座区段以包围所述传感器的径向向外延伸的部件的至少一部分，使得所述保护外壳内的所述内部容积的至少一部分具有小于所述传感器的被所述保护外壳包围的部件的半径或横截面面积(例如，小于镜支承件332的最大(或甚至最小)横截面面积)的半径或横截面面积。保护外壳100(其包围传感器300的分析容积)的内部容积(其仅稍微大于在(例如)图7、图11、图14以及图15中以虚线示意性地表示的分析容积310)的减小或最小化实现了传感器的更快的响应时间和改进的导流以用于斥水。
由所述保护外壳的所述隔挡构件所形成的相对较长的、间接的、曲折的、迂回的或迷宫式的通道和与所述传感器分析容积流体连接的较小内部容积还提供了所述保护外壳的旋转位置与其响应时间的去关联。与当前可获得的保护外壳相比，保护外壳100可以(例如)对定向提供降低的敏感性。例如，保护外壳100可以围绕轴线A旋转到各种位置而基本上不对防水性和/或响应时间造成不利影响。同样，保护外壳100的轴线A可倾斜到水平面之外处于一系列位置。此外，在多个实施方案(如图1至图16中所示的铰接或“蛤壳”设计)中，本文中所述的保护外壳可以用一只手安装并且无需工具。本文中所述的保护外壳的外部安装占用空间可以(例如)小于许多当前可获得的保护外壳。通过减小或最小化与传感器分析容积流体连接的所述内部容积，可以在(例如)不增加所述保护外壳的总体大小或占用空间的情况下，增加所述两个层之间的构成所述迷宫式通道的容积。
如上所述，本文中所述的保护外壳的分区设计允许相对较小的安装占用空间。例如，没有必要为使用者提供超出所述传感器的远端之外的空间来安装所述保护外壳。例如，在保护外壳100的代表性“蛤壳”实施方案的情况下，保护外壳100可以容易地通过围绕传感器300旋转或枢转区段110a和110b并使用封闭件124a将区段110a和110b夹持成闭合状态进行安装。
在图示的代表性实施方案中，保护外壳100进一步包括形成在外侧区段120a和120b中的一个或多个端口138a和138b，以用于递送(例如)校准气体给传感器300。在图示的实施方案中，端口138a和138b径向向内延伸以与内侧部分150a和150b的开口154a和154b流体连接以用于递送校准气体到传感器300的分析容积。
前述说明和附图阐述了目前的一些代表性实施方案。当然，在不脱离本发明的范围的情况下，根据前述教义，各种修改、添加以及替代性设计对于本领域的技术人员将是显而易见的，本发明的范围由下面的权利要求而非由前述说明来指示。落入权利要求的等效含义和范围内的所有改变和变化均在权利要求的范围之内。

Claims (19)

1.一种保护在环境中使用的传感器的方法，所述方法包括：
提供以多个区段形成的保护外壳，所述多个区段中的至少第一区段能够相对于所述多个区段中的第二区段运动，使得所述保护外壳能够围绕所述传感器的至少一部分进行放置；
当所述第一区段和所述第二区段处于打开状态时，将所述第一区段邻近所述传感器放置；
运动所述第二区段来将所述第一区段和所述第二区段放置于闭合状态，在所述闭合状态中，所述第一区段和所述第二区段包围所述传感器的所述至少一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第二区段能够相对于所述第一区段运动，以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内，并且所述保护外壳进一步包括位于所述第一区段中的至少第一开口和位于所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体能够经由所述第一开口进入所述内部容积。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一区段经由至少一个铰接连接可动地连接到所述第二区段。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述第一开口与所述内部容积之间的所述间接通道是由从所述第一区段的第一外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第一区段的第一内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
5.一种系统，包括：
传感器；和
保护外壳，保护外壳能够可移除地附接到所述传感器的至少一部分；所述保护外壳包括多个区段，所述多个区段中的至少第一区段能够相对于所述多个区段中的第二区段运动。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述第二区段能够相对于所述第一区段运动，以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内，所述保护外壳进一步包括位于所述第一区段中的至少第一开口和位于所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体能够经由所述第一开口进入所述内部容积。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述第一区段经由至少一个铰接连接可动地连接到所述第二区段。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述第一区段包括第一外侧部分和第一内侧部分并且所述第二区段包括第二外侧部分和第二内侧部分。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一开口与所述内部容积之间的所述间接通道是由从所述第一外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第一内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
10.如权利要求9所述的系统，进一步包括位于所述第二区段中的至少第二开口和位于所述第二开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体能够经由所述第二开口进入所述内部容积，所述第二开口与所述内部容积之间的所述间接通道是由从所述第二外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第二内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
11.如权利要求7所述的系统，其中所述内部容积的最小横截面面积小于所述传感器的被所述保护外壳包围的部件的横截面面积。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述传感器是包括镜支承件的红外传感器，至少一个镜附接到所述镜支承件上，所述第一内侧部分和所述第二内侧部分中的至少一个包括基座以安放所述镜支承件。
13.一种用于与传感器结合使用的保护外壳，所述保护外壳包括：
第一区段；能够相对于所述第一区段运动以便将所述传感器的包括所述传感器的分析容积的至少一部分封闭在所述保护外壳的内部容积内的第二区段；位于所述第一区段中的至少第一开口，分析气体能够经由所述第一开口进入所述内部容积；以及位于所述第一开口与所述内部容积之间的间接通道。
14.如权利要求13所述的保护外壳，其中所述第一区段经由至少一个铰接连接可动地连接到所述第二区段。
15.如权利要求14所述的保护外壳，其中所述第一区段包括第一外侧部分和第一内侧部分并且所述第二区段包括第二外侧部分和第二内侧部分。
16.如权利要求15所述的保护外壳，其中所述间接通道是由从所述第一外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第一内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
17.如权利要求16所述的保护外壳，进一步包括位于所述第二区段中的至少第二开口和位于所述第二开口与所述内部容积之间的间接通道，分析气体能够经由所述第二开口进入所述内部容积，所述第二开口与所述内部容积之间的所述间接通道是由从所述第二外侧部分延伸的至少一个隔挡构件和从所述第二内侧部分延伸的至少一个隔挡构件形成。
18.如权利要求14所述的保护外壳，其中所述内部容积的最小横截面面积小于所述传感器的被所述保护外壳包围的部件的横截面面积。
19.如权利要求18所述的保护外壳，其中所述传感器是包括镜支承件的红外传感器，至少一个镜附接到所述镜支承件上，所述第一内侧部分和所述第二内侧部分中的至少一个包括基座以安放所述镜支承件。
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